2021年6月30日,中國(上海)顯示及功能膜應用技術創新峰會在上海新國際博覽中心順利落下帷幕。合肥樂凱科技產業有限公司高性能膜材料研究所工程師程龍寶在峰會上發表了主題為《OCA離型基膜技術現狀和發展趨勢》演講,詳細介紹了OCA光學膠的特點、結構、作用、發展歷程、產業鏈結構和生產制造技術難點;同時分析了OCA光學膠的市場前景,結合國內外發展現狀,指明了OCA光學膠-離型膜基膜的發展趨勢。
OCA光學膠概念
OCA光學膠結構示意圖
隨著顯示行業的逐步發展,OCA光學膠在其中的運用也越來越廣,OCA光學膠簡單的理解為光學級的透明膠粘體,由于其具有優良的特性,成為了業界公認的無缺陷的材料,在光學亞克力膠上下底層、各貼合一層離型基膜,是一種無基體材料的雙面貼合膠帶,膠體更加透明,更加具有耐久性。
OCA光學膠最大的特點就是高潔凈度、高透光率、低霧度,高黏著力,無晶點,無氣泡等特點;光學膠體厚度非常均勻,平整度高,它與顯示行業內常見的玻璃、PC、PMMA折射率接近,長期使用不易產生黃化、脫離和氣泡等問題。
OCA光學膠在顯示中的作用有五個方面:
一是減少眩光。顯示行業,眩光一直是很頭疼的干擾因素。OCA光學膠可以在顯示器減少發光損失,提高透光率,增加顯示亮度,減少能耗。
二是增加對比度,主要是增強強光照射條件下顯示器的對比度,使顯示器顯示的更加清晰。
三是高粘結強度,可以使整個顯示器粘接強度和牢度度更好,整體具有更好的牢度性能。
四是擴大可視區域。OCA光學膠在無邊界擴大可視區域方面有很好的特性,對于顯示器向全面屏方向發展來說,它的作用還是很明顯的。
五是表觀平整,無褶皺,無氣泡,無雜質,經過光學膠的傳導之后不會因為雜質或缺陷影響光線的路線變化。
OCA光學膠的結構
目前的OCA光學膠主要有以下四種形式。
一種是重離型,中間加一層OCA,它的技術需要換膜工藝,加工難度較大。
第二個是重離型+OCA+輕離型。
第三種是輕離型和重離型+OCA,不需要換膜,加工簡單,容易管控,不良率少,價格便宜。
第四種是重離型+OCA膠+輕離型,不需要換膜,加工簡單,容易管控,不良率少,價格便宜,但是因為OCA膠軟硬度不同,易產生折痕,所以OCA膠在最終顯示器的使用中很可能會產生邊緣不良的現象。
OCA光學膠的應用領域
OCA光學膠主要應用領域,在觸摸屏、智能手機、電子書、顯示器和光學器件的粘合。
OCA光學膠的發展歷程
OCA光學膠從它的發展歷程來看,最初OCA膠包括配套的離型基膜,大多掌控在國外企業,如美國和日韓的企業。國內目前隨著顯示行業的大力發展,面板產能逐步提升,其配套的OCA膠的生產廠商和配套的離型基膜廠商也在近幾年全力往自主化方向發展。從近兩年的情況來看,包括OCA膠體和離型基膜,國內廠商已能夠逐步的導入,相信隨著顯示行業的發展,國內廠商的規模也會越來越大。從膠體結構本身來說,從最初的小尺寸屏幕,經過這幾年的發展,尤其是現在帶有觸碰功能的大尺寸面板的快速發展,對于OCA膠需求量也會逐步的提升。對于其配套的離型基膜也逐步會從薄型膜開始慢慢的擴展為薄型膜+厚膜。
OCA光學膠的產業鏈結構
OCA膠產業鏈的基本結構,上游是OCA膠,包括OCA膠環氧樹脂原料,PET基材和有機硅原料。中游是離型基膜和保護膜。最終這兩樣東西再經過貼合,形成OCA膠成品,供下游的面板、偏光片、觸摸屏、電子紙和光學鏡頭等行業使用。
OCA離型基膜的特點
對于OCA膠,其配套的離型基膜是也非常嚴格的。OCA光學膠的離型基膜是BOPET的一種,但是它有別于傳統工業用的離型基膜,它的要求非常高。
第一個要求是晶點、雜質減少。因為在下游面板廠商使用過程中,是帶著離型基膜一起檢驗的,不易判斷雜質是OCA膠里的還是膜里的,所以為了避免檢驗事件,我們需要同步把膠和膜的表觀晶點都做好管控。
第二是熱收縮率比較低。OCA離型基膜涂布OCA貼合過程中,經過一道或者數道烘箱高溫或者是UV光照化溫度的考驗,對膜體材料的熱性能要求很高,收縮率要求非常低。
第三是膜面的平整度高,OCA膠為無定性軟膠,平整度容易受膜影響,最終影響貼合使用的效果。
第四是耐溫性能好。離型基膜涂布的過程中,高溫容易導致膜面的變形,尤其隨著整個產業產能的發展,離型基膜廠家包括下游對于產能逐步增大的要求也非常嚴格,通常使用更高車速,更高的溫度和更高UV的能量,對于PET基材本身的耐溫性能也提出了非常嚴苛的考驗。
OCA離型基膜-BOPET制造
OCA離型基膜是基于BOPET基材然后涂布離型劑,整個產業加工的大部分時間是在BOPET的生產,包括BOPET的擠出、鑄片、縱拉、在線涂布,橫拉、輸送,應該說這個過程比較長,尤其是對于設備、環境和工藝的要求都比較高。
高平整性
1、普通的BOPET薄膜平整性并不是很高,因為微觀上膜面自身就是不平整的,BOPET制造過程中的鑄片的橫拉和縱拉整個環節都會產生波浪的擠出形態,最終導致產品在微觀上的不平整。
2、表面粒子堆積導致膜面凸起問題。光學膜有一個非常簡單的目標,就是希望不加任何東西,只用PET切片就能把膜做出來,但是從目前來看這不太可能。我們加工過程中會添加一定量的爽滑劑,這些材料在膜的表面是否能夠分散均勻,它本身是否會發生團聚,本身的粒子形態、形狀、尺寸、對平整度來說都有一定的影響,最終經過貼合之后反饋到OCA的膠體上。
3、收卷過程中粉塵等異物的影響。目前BOPET廠家,大多數的生產環境控制在萬級或者千級水平。在收卷過程中,尤其是分切的過程中,切刀與PET材料切完之后的粉屑非常容易被卷入形成變形,這需要廠家投入一定的精力和資金逐步完善。
4、受熱以后導致的膜面變形問題。這個問題也是目前涂布廠家對于PET基材管控最為嚴格的問題,因為這種形狀的變形在OCA膠上是無法使用的。受制于產能的要求,現在大多數設備都追求的是高車速、高產能,溫度相對比較高,所以比較容易導致膜變形。另外國內BOPET原料切片從最初的大規模應用細分到膜級應用,和國外先進廠商存在差距,尤其是光學級的膜級切片對產品性能影響非常大。目前使用的通用型切片對于高要求的光學級切片可能性能上存在一定的差距,比如切片內部的低聚物,分子量的排布等都會直接導致薄膜受熱變形和表面是否會產生析出、污染等現象 。
5、牽引張力導致的膜面變形。國內的BOPET行業現在大多采用大寬幅的生產線,6米甚至是8米以及更高寬幅的生產線也逐步在投入使用中。大寬幅的生產線在生產過程中保持很高的車速,需要的牽引張力非常大,這種張力一定程度上會直接作用于剛剛經過熱處理的膜面,使膜面產生微觀上的形變和應力,如果得不到充分的釋放,收卷后經過長時間的放置很容易產生縱向的條紋。
高潔凈度
1、膜內的異物肯定會導致膜面的局部變形。雖然膜內的異物本身不會在表面形成凹凸感,但因為膜面異物大多數和PET材料不是一種材料,可能是碳化點或者是粉塵的聚集點,它的軟硬程度和流動狀態與PET是不一樣,易在膜面形成一定的拱起,會造成膜面的局部變形。這種變形平常很難觀察出來,也只有在OCA膠這種平整度高要求的行業中體現出來。
2、潔凈工藝環境。BOPET生產過程中,包括縱拉、橫拉、收卷過程中時時刻刻都會產生膜面的摩擦,切刀與膜體的摩擦等,這種環境中的污染物隨時可能降落在膜面的表面,收卷到膜體中,對下游的涂布廠家帶來很大的困擾。
3、BOPET原料的高品質化。國內BOPET原料切片脫胎于原始的化纖切片,逐步向膜級切片供應,它對原料本身特殊的性能是否適合于BOPET膜的生產,尤其是光學級膜的生產,也是對上游石化行業中的切片生產廠家提出了更嚴格的要求。
4、倉儲和運輸環境。成品的相對溫濕度要求比較高這對于BOPET廠家在產品的包裝、運輸、儲存方式上提出了更為嚴格的要求。
耐高溫性
1、國內的BOPET廠家大多是在大寬幅條件下進行拉伸,如何保證大寬幅條件下各個點的應力一致,如何保證它們的熱性能的均勻,對于我們企業來說是一個很大的挑戰。
2、BOPET工藝提升膜體的耐溫。通過雙拉過程中工藝的調節,能夠一定程度上改善BOPET膜的耐溫性能。
3、BOPET原料的耐溫提升。BOPET尤其是光學PET膜所需要的專用切片原料,高品質化的提供,對于整體薄膜的耐溫性能也會起到非常好的作用。
低收縮
1、由于OCA離型基膜在下游的工序中將會與OCA膠,包括它之前涂布的離型硅油進行多層的復合,保證收縮也是一個很大的難點。BOPET本身材料的TD和MD方向的收縮,絕對值需要做到盡量低。
2、各個材料之間的TD和MD的收縮率盡可能保持一致,這需要上下游廠家多次溝通和協調,達成一致。
3、BOPET、離型涂層、OCA的匹配,包括收縮的匹配,包括它們使用離型硅油、OCA膠的附著性的匹配。
抗靜電性
1、目前行業中采用OCA都是自己涂一層抗靜電涂層,但是隨著產能和市場需求的逐步旺盛,涂布廠家也會在涂離型膜上面受到限制。如果BOPET可以直接提供帶有抗靜電功能基材,對這個行業節省工時來說有非常大的好處。一個是在線涂布的生產效率很高,加工的工時和成本相比離型涂布低很多。
水性功能高分子分散體
2、碳納米管是一個非常優秀的材料,近幾年來在整個行業內的運用也越來越廣,本身具有永久抗靜電的性能,會形成帶有抗靜電功能的OCA基材,也會給下游的涂布廠家的加工帶來一個很大的便利性。
OCA離型基膜的市場前景
隨著中國消費電子市場的不斷提升,消費電子產業向中國轉移,我國已經成為出口額最大、產品種類最多、產業鏈顯示最齊全的市場。OCA的國產化將帶來成本優勢和配合度、反應速度的優勢。隨著OCA膠體的國產化速度逐步加快,它必然對配套的OCA離型基膜用的基材國產化的要求越來越嚴格。
2020年中國品牌的OCA出貨量大概為3000萬平方米,預計之后持續增長,會帶動離型膜和基膜的快速發展。
OCA離型基膜的發展現狀
目前OCA光學膠主要的技術依然還是掌握在美國、日本、韓國等國家,核心的技術由他們來掌控。相對高端一點的可折疊設備的全貼合OCA光學膜,目前有供應能力的主要是國外的企業。
從2013年開始,國產的OCA膠,包括配套的廠家也一直在努力的進軍OCA這個市場,從近年來看,國內OCA膠市場競爭焦點有從對外轉向對內的趨勢,做工方面的進步非常快,基本上可以供應國內的面板廠商。
伴隨著國內OCA廠家的進步,國內的BOPET廠家也伴隨著機遇。國內BOPET離型基膜已經由傳統的工業級的基材轉向OCA、MLCC離型基膜的生產。OCA光學膜離型基膜對產品的設計、設備狀況、品質管理要求都非常高。樂凱把OCA的基膜區別于傳統的離型基膜,定位為光學膜或者是光學膜的基材,終端應用和要求都是按照光學級別的膜材來要求。
五、合肥樂凱科技研發的OCA離型基膜
合肥樂凱專門為OCA這個行業開發的兩款材料,FG6S和PF3SJ產品。FG6S具備的特點是熱穩定性好,膜面的完整性好,透明性好。附著力優異。第二個產品是PF3SJ,特點是低表面電阻,永久性防靜電,抗靜電不會隨著時間和環境而改變,耐候性能好,不影響鉑金催化劑的效果。
合肥樂凱科技產業有限公司(簡稱合肥樂凱)隸屬于中國航天科技集團下屬的中國樂凱集團有限公司,是國內首家同時具備光學級聚酯薄膜及功能膜材料科研開發與生產的高新技術企業。合肥樂凱以合肥本部為主體,下設天津樂凱薄膜有限公司、昆山樂凱錦富光電科技有限公司、合肥樂凱江陰分公司等三家下屬子公司,擁有5條聚酯薄膜生產線和15條精密涂布生產線,資產規模近20億元,現已發展成國內具有重要影響力的光學膜生產及深加工產業集群。
合肥樂凱圍繞國家戰略性新興產業的發展,研發和生產平板顯示用光學聚酯薄膜和光學功能膜產品,填補了我國在平板顯示產業鏈前端的光學級聚酯薄膜的空白,改變了我國TFT、IMD行業前端膜材料長期依賴進口的局面,成功打入國際光學薄膜領域,成為三星、LG、友達、京東方、海信、康佳、長虹、創維、小米、天馬等國內外知名液晶平板顯示企業的供應商。
合肥樂凱堅守“堅持產業報國志向,引領光學薄膜創新發展”的初心使命,以“發揚載人航天精神,引領高端薄膜產業發展,躋身世界一流膜材料供應商!”為企業愿景,繼續為推動中國光學級聚酯薄膜產業發展做出更大貢獻!